이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부 도면 및 이와 관련한 설명에서는 가능한 동일한 구성요소에 대해서는 가능한 동일한 참조부호를 부여하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings and related description, the same reference numerals are given to the same components as much as possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 기지국 안테나에서 빔폭 확대 장치의 평면도이며, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 기지국 안테나에서 각 방사소자에 설치된 빔폭 확대 장치의 측면 및 평면 구조도로서, 상기 도 1에 도시된 빔폭 확대 장치가 방사소자 상에 설치된 상태를 보이고 있으며, 도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시된 방사소자 및 빔폭 확대 장치의 사시도이다.1 is a plan view of a beam width expanding apparatus in a mobile communication base station antenna according to an embodiment of the present invention, Figures 2a and 2b is a beam width expanding apparatus installed in each radiating element in a mobile communication base station antenna according to an embodiment of the present invention As a side and plan view of the structure, the beam width expanding apparatus shown in FIG. 1 is shown installed on the radiating element, and FIG. 3 is a perspective view of the radiating element and the beam width expanding apparatus shown in FIGS. 2A and 2B.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 기지국 안테나에 설치되는 빔폭 확대 장치(10)는 이동통신 기지국 안테나의 각 방사소자(2)의 방사방향으로 적절히 이격된 거리에서 고정되게 설치된다. 1 to 3, the beam width expanding apparatus 10 installed in the mobile communication base station antenna according to an embodiment of the present invention is a distance that is appropriately spaced apart in the radial direction of each radiating element 2 of the mobile communication base station antenna. It is fixedly installed at.
빔폭 확대 장치(10)는 예를 들어, 전체적으로 원형인 얇은 금속체로 구성될 수 있다. 이러한 빔폭 확대 장치(10)는 도전체 재질의 얇은 금속체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 빔폭 확대 장치(10)는 구리 또는 알루미늄 재질의 얇은 금속체에 은 도금된 구조로 구성될 수 있다.The beamwidth expanding apparatus 10 may be composed of, for example, a thin metal body which is generally circular. The beam width expanding apparatus 10 may be formed of a thin metal body made of a conductive material. For example, the beam width expanding apparatus 10 may be configured by a silver plated structure on a thin metal material made of copper or aluminum.
빔폭 확대 장치(10)가 방사소자(2)의 상부에 설치되는 위치는 방사소자(2)에서 방사되는 빔의 중심 위치를 기준으로 설치되며(즉, 예를 들어, 그 중심이 상기 방사소자(2)의 중심과 동일한 축에 있도록 설치되며), 방사되는 빔의 패턴에 직접적인 영향을 줄 수 있도록, 방사소자(2)에서 초기 방사되는 빔의 빔폭 내에 해당 빔폭 확대 장치(10)가 포함되게 설치된다. 이 경우에 빔폭 확대 장치(10)의 설치 위치를 비롯하여, 해당 빔폭 확대 장치(10)의 전체적인 크기 및 형태 등은 방사소자(2)에서 초기 방사되는 빔의 패턴, 해당 빔폭 확대 장치(10)가 설치됨에 따른 방사 패턴의 변화 및 방사 손실 등을 종합적으로 고려하여 설계된다.The position where the beam width expanding apparatus 10 is installed on the upper portion of the radiating element 2 is installed based on the center position of the beam radiated from the radiating element 2 (that is, for example, the center thereof is the radiating element ( 2) installed so that the beam width expanding device 10 is included in the beam width of the beam initially radiated from the radiating element 2 so as to directly affect the pattern of the emitted beam. do. In this case, including the installation position of the beam width expanding apparatus 10, the overall size and shape of the beam width expanding apparatus 10, the pattern of the beam initially radiated from the radiating element 2, the beam width expanding apparatus 10 is It is designed in consideration of the change of the radiation pattern and the radiation loss according to the installation.
빔폭 확대 장치(10)가 방사소자(2)의 상부에 설치될 경우에 방사소자(2)에서 방사되는 빔의 빔폭이 확대되는 상태의 예는 도 5에 도시되고 있다. 도 5의 (a)에는 빔폭 확대 장치(10)가 설치되지 않은 일반적인 상태에서 방사소자(2)에서 방사되는 빔의 빔폭이 개략적으로 도시되고 있으며, 도 5의 (b)에서는 본 발명의 일 6실시예에 따른 빔폭 확대 장치(10)가 설치된 상태에서 방사소자(2)에서 방사되는 빔의 빔폭이 개략적으로 도시되고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 상태에서는 방사소자(2)에서 방사되는 빔의 빔폭은 60도일 수 있으나, 본 발명의 빔폭 확대 장치(10)가 설치될 경우에, 해당 방사소자(2)에서 방사되는 빔의 빔폭은 70 내지 90도로 확대될 수 있다.An example of a state in which the beam width of the beam radiated from the radiating element 2 is enlarged when the beam width expanding device 10 is installed above the radiating element 2 is shown in FIG. 5. 5 (a) schematically shows a beam width of a beam radiated from the radiating element 2 in a general state in which the beam width expanding apparatus 10 is not installed. In FIG. The beam width of the beam radiated from the radiating element 2 in the state where the beam width expanding device 10 according to the embodiment is installed is schematically illustrated. As shown in FIG. 5, in a general state, the beam width of the beam radiated from the radiating element 2 may be 60 degrees, but when the beam width expanding apparatus 10 of the present invention is installed, the radiating element 2 may be The beamwidth of the emitted beam can be expanded to 70 to 90 degrees.
이와 같이, 빔폭 확대 장치(10)에 의해 빔폭이 확대되는 것은, 방사소자(2)에서 빔이 방사되는 부위에 유전율을 가진 물체가 놓여지게 되면, 빔의 방사 패턴이 변화되는 원리에 의한 것이다.As described above, the beam width is enlarged by the beam width expanding apparatus 10 when the object having the dielectric constant is placed on the area where the beam is radiated in the radiating element 2, and the radiation pattern of the beam is changed.
물론, 이 경우에, 방사소자(2)에서 빔이 방사되는 부위에 놓여지는 빔폭 확대 장치(10)는 방사 이득 측면에서는 손실을 가져오게 되는데, 이러한 손실을 줄이기 위해 빔폭 확대 장치(10)는 가능한 얇게 구성된다. 빔폭 확대 장치(10)가 충분히 얇게 구성될 경우에는, 그에 따라 손실이 발생하더라도 해당 방사소자(2)에서 요구되는 방사 특성을 충분히 만족시킬 수 있게 된다.Of course, in this case, the beam width expanding device 10 placed at the site where the beam is radiated in the radiating element 2 will bring a loss in terms of the radiation gain, and in order to reduce such a loss, the beam width expanding device 10 is possible. It is made thin. When the beam width expanding apparatus 10 is made thin enough, the radiation characteristics required by the corresponding radiating element 2 can be sufficiently satisfied even if a loss occurs.
빔폭 확대 장치(10)의 전체적인 평면 형태는 도 1 등에 도시된 바와 같이, 원형의 띠 형태를 가질 수 있는데, 추가적으로 원형의 띠 형태의 내측, 예를 들어 중심방향으로 연장되는 적어도 하나 이상, 다수의 가지 부위(140)를 가질 수 있다. 상기 다수의 가지 부위(140)는 마찬가지로, 얇은 금속 편으로 구성된다. 또한, 빔폭 확대 장치(10)에서 상기 다수의 가지 부위(140)를 비롯하여 원형의 띠 형태의 다수 부위에는 후술하는 지지부(12)가 삽입 고정되는 다수의 관통 구멍(120)이 형성될 수 있다.The overall planar shape of the beamwidth expanding device 10 may have a circular band shape, as shown in FIG. 1 and the like, and additionally, at least one or more, which extends inwardly, for example, in a central direction, of the circular band shape. It may have a branch portion 140. The plurality of branch portions 140 are likewise composed of thin metal pieces. In addition, in the beam width expanding apparatus 10, a plurality of through-holes 120 into which the support part 12 described later is inserted and fixed may be formed in a plurality of portions having a circular band shape, including the plurality of branch portions 140.
상기 빔폭 확대 장치(10)의 다수의 가지 부위(140)를 갖는 상세 구조는 방사소자(2)의 방사 빔의 패턴에 마찬가지로 영향을 주게 되며, 비교적 사소한 구조적인 차이에 의해서도 빔 패턴, 특히 빔폭에 상당한 변동을 줄 수 있으므로, 상세 구조의 추가 및 변경시에 해당 방사 특성을 실험적으로 확인하여 최적의 구조를 찾게 된다.The detailed structure having a plurality of branch portions 140 of the beam width expanding device 10 affects the pattern of the radiation beam of the radiating element 2 as well, and the beam pattern, in particular the beam width, can be influenced by relatively minor structural differences. Significant fluctuations can be made, so when adding and changing detailed structures, the corresponding radiation characteristics are experimentally checked to find the optimal structure.
이러한 구성을 가지는 빔폭 확대 장치(10)가 방사소자(2)의 상부에 설치될 경우에, 도 2a에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 별도의 지지부(12)를 통해 반사판(1) 상에 고정되게 설치된다. 지지부(12)는 방사소자(2)의 방사 특성에 최대한 영향을 주지 않도록 플라스틱 등과 같은 합성수지 소재 등으로 구성될 수 있으며, 빔폭 확대 장치(10)에 형성되는 관통 구멍(120)을 통해 결합되는 나사(플라스틱 재질)를 구비하여 빔폭 확대 장치(10)를 고정하도록 구성될 수 있다. 또한, 이 경우에 상기 지지부(12)는 반사판(1)에 미리 형성된 나사 홀(미도시) 등을 통해 나사 결합 방식으로 반사판(1)에 고정되게 설치될 수도 있다. 이때 상기 지지부(12)는 일측이 반사판(1)과 접하고 타측이 빔폭 확대 장치(10)와 접합도록 구성 및 설치됨을 알 수 있다.When the beam width expanding apparatus 10 having such a configuration is installed on the upper portion of the radiating element 2, as shown more clearly in FIG. 2A, the beam width expanding device 10 is fixed on the reflecting plate 1 through a separate support 12. Is installed. The support 12 may be made of a synthetic resin material such as plastic so as not to affect the radiation characteristics of the radiating element 2 as much as possible, and the screw is coupled through the through hole 120 formed in the beam width expanding apparatus 10. (Plastic material) may be configured to fix the beamwidth expanding apparatus 10. In addition, in this case, the support part 12 may be installed to be fixed to the reflector 1 by a screw coupling method through a screw hole (not shown) formed in the reflector 1 in advance. At this time, it can be seen that the support 12 is configured and installed so that one side is in contact with the reflecting plate 1 and the other side is bonded to the beam width expanding apparatus 10.
물론 이 경우에도, 상기 빔폭 확대 장치(10)를 지지하는 지지부(12)의 설치에 의해 방사소자(2)의 방사 빔의 패턴에 영향을 주게 되므로, 이를 추가적으로 고려하여, 지지부(12) 및 빔폭 확대 장치(10)의 상세 구조 및 설치 위치 등을 설계한다.Of course, even in this case, since the installation of the support 12 supporting the beam width expanding apparatus 10 affects the pattern of the radiation beam of the radiation element 2, in consideration of this additionally, the support 12 and the beam width The detailed structure of the enlargement apparatus 10, an installation position, etc. are designed.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔폭 확대 장치를 구비한 이동통신 기지국 안테나의 구조도로서, 도 4a에는 측면 구조가 도시되며, 도 4b에는 평면 구조가 도시된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 기지국 안테나는 예를 들어, 저주파수 대역(700MHz 대역)의 제1방사소자(3)와 고주파수 대역(1.9GHz 대역)의 제2방사소자(2)들이 길이방향으로 직립하는 반사판(1) 상에 적절히 배치되는 구조를 보이고 있는데, 이때 제1방사소자(3)를 중심으로 제1방사소자(3)의 양측 상하 부위에 4개의 제2방사소자(2)가 배치되는 구조가 도시된다. 이때 각각의 제2방사소자(2)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔폭 확대 장치(10)가 그 상부에 설치되는데, 도 4a 및 도 4b에 도시된 각각의 제2방사소자(2) 및 빔폭 확대 장치(10)는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 방사소자(2) 및 빔폭 확대 장치(10)와 동일한 구조를 가질 수 있다.4A and 4B are structural diagrams of a mobile communication base station antenna having a beam width expanding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A shows a side structure, and FIG. 4B shows a planar structure. The base station antenna shown in Figs. 4A and 4B is, for example, the first radiating element 3 in the low frequency band (700 MHz band) and the second radiating element 2 in the high frequency band (1.9 GHz band) upright in the longitudinal direction. The structure is properly disposed on the reflecting plate 1, in which four second radiating elements 2 are arranged at upper and lower portions of both sides of the first radiating element 3 around the first radiating element 3. The structure is shown. In this case, each of the second radiating elements 2 is provided with a beam width expanding apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, each of the second radiating elements 2 shown in Figs. 4a and 4b and The beamwidth expanding apparatus 10 may have the same structure as the radiating element 2 and the beamwidth expanding apparatus 10 shown in FIGS. 1 to 3.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 빔폭 확대 장치(10)는 다수의 제2방사소자(2)들의 상부에 설치되어, 제2방사소자(2)들의 빔폭을 확대하는 구조임을 알 수 있다. 이때, 빔폭 확대 장치(10)의 설치 높이 및 크기 등은 주변의 제1방사소자(3)도 고려하여, 제1방사소자(3)의 방사 특성에 최대한 악영향을 미치지 않도록 설계된다.4A and 4B, the beam width expanding apparatus 10 of the present invention is installed on the plurality of second radiating elements 2 to expand the beam width of the second radiating elements 2. have. At this time, the installation height and size of the beam width expanding apparatus 10 is designed so as not to adversely affect the radiation characteristics of the first radiating element 3 in consideration of the surrounding first radiating element 3.
한편, 이와 더불어, 도 4a 및 도 4b에서는 제2방사소자(2)들의 빔폭 확대를 위해 제2방사소자(2)들의 양 측면에 반사판(1)과 동일한 재질로 보조 측벽(4)이 추가적으로 설치된 상태가 도시된다. 제2방사소자(2)들의 빔폭 확대를 위해서는 이와 같은 보조 측벽(4)이 추가적으로 이용될 수 있는데, 보조 측벽(4)의 높이를 적절히 설계하여 제2방사소자(2)의 빔폭을 최적화 함이 가능하다.Meanwhile, in addition, in FIG. 4A and FIG. 4B, auxiliary sidewalls 4 are additionally installed on both sides of the second radiating elements 2 in the same material as that of the reflecting plate 1 in order to increase the beam width of the second radiating elements 2. The state is shown. In order to increase the beam width of the second radiating elements 2, such an auxiliary side wall 4 may be additionally used, and by optimizing the height of the auxiliary side wall 4, the beam width of the second radiating element 2 may be optimized. It is possible.
제2방사소자(2)의 빔폭을 넓히기 위해 이외에도 고려해 볼 수 있는 사항은 제2방사소자(2)의 높이를 높게 설계하는 것인데, 이와 같이 제2방사소자(2)의 높이를 적정치 이상 높게 하는 것은 정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Ration) 특성이 열하되고, 또한, 주변에 배치된 제1방사소자(3)의 방사 특성에 영향을 미칠 수 있게 된다.The other considerations for increasing the beam width of the second radiating element 2 are to design the height of the second radiating element 2 to be high. Thus, the height of the second radiating element 2 is higher than the appropriate value. In this case, the voltage standing wave ratio (VSWR) characteristic is degraded, and the radiation characteristic of the first radiating element 3 disposed in the periphery can be affected.
또한, 통상 반사판(1)의 폭을 좁게 하여 방사소자의 빔폭을 넓히는 방안도 고려될 수 있는데, 반사판(1)의 폭이 적정치 이상 좁아질 경우에는 접지 면적의 부족으로 인해 안테나의 전후방비(FBR: Front Back Ration) 특성이 열화된다.In addition, a method of widening the beam width of the radiating element by narrowing the width of the reflecting plate 1 may also be considered. In the case where the width of the reflecting plate 1 becomes narrower than an appropriate value, due to the lack of ground area, the front and rear ratio FBR: Front Back Ration characteristics deteriorate.
따라서, 제2방사소자(2)들의 빔폭 확대를 위해서, 보조 측벽(4)의 적절한 설계와, 제2방사소자(2)의 높이 및 반사판(1)의 폭에 대한 적절한 설계가 수행되는데, 이를 통해 제2방사소자(2)의 빔폭이 전체 안테나에서 요구되는 방사 특성을 만족하는 범위내에서 최대한 넓게 형성될 수 있다. 이와 더불어, 본 발명에 따른 빔폭 확대 장치(10)가 추가로 더 설치될 경우에는 빔폭 확대 효과를 더욱 배가시킬 수 있게 된다.Therefore, in order to enlarge the beam width of the second radiating elements 2, an appropriate design of the auxiliary side wall 4 and a proper design of the height of the second radiating element 2 and the width of the reflecting plate 1 are performed. Through this, the beam width of the second radiating element 2 may be formed to be as wide as possible within the range that satisfies the radiation characteristic required for the entire antenna. In addition, when the beam width expanding apparatus 10 according to the present invention is further installed, the beam width expanding effect can be further increased.
더욱이, 본 발명에 따른 빔폭 확대 장치는 기존의 안테나의 방사소자 구조에는 아무런 변화를 주지 않고 비교적 간단히 추가적으로 설치되어, 이를 통해 해당 안테나의 방사소자의 빔폭을 확대시킬 수 있게 된다.Moreover, the beamwidth expanding apparatus according to the present invention is relatively simply additionally installed without any change in the radiating element structure of the existing antenna, thereby expanding the beam width of the radiating element of the corresponding antenna.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 빔폭 확대 장치를 구비한 이동통신 기지국 안테나의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.As described above, the configuration and operation of a mobile communication base station antenna having a beam width expanding apparatus according to an embodiment of the present invention can be made. Meanwhile, the above-described description of the present invention has been described with reference to specific embodiments, but various modifications have been made. It may be practiced without departing from the scope of the invention.
예를 들어, 상기의 실시예에서는, 빔폭 확대 장치가 전체적으로 서로 연결된 원형의 띠 형태에 내부로 신장되는 다수의 가지 부위를 가지는 것으로 설명하였으나, 빔폭 확대 장치는 전체적으로 서로 연결되지 않은 구조를 가질 수도 있으며, 전체적으로 사각형 형태를 가지거나, 내부가 아니라 외부로 신장되는 가지 부위도 가질 수 있는 등 다양한 형태를 가질 수 있다.For example, in the above embodiment, it has been described that the beamwidth expanding apparatus has a plurality of branch portions extending inward in a circular band shape connected to each other as a whole, but the beamwidth expanding apparatus may have a structure that is not connected to each other as a whole. For example, the shape may be generally rectangular, or may have various branching portions extending to the outside instead of the inside.
또한, 상기의 실시예에서는, 지지부가 빔폭 확대 장치에 형성된 관통 구멍을 이용하여 빔폭 확대 장치를 고정하는 것으로 설명하였으나, 이외에도 지지부는 클립 구조 등을 구비하여 빔폭 확대 장치의 일부 부위를 잡는 방식으로 빔폭 확대 장치를 고정할 수도 있는 등 다양한 구조를 가질 수 있다.In addition, in the above embodiment, the support portion has been described as fixing the beam width expansion device by using a through hole formed in the beam width expansion device, but in addition, the support portion has a clip structure or the like to hold a portion of the beam width expansion device by the beam width It may have various structures such as fixing the magnification device.
또한, 상기의 실시예에서는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1방사소자와 제2방사소자의 특정 배치 구조가 도시되고 있는데, 이외에도 제1방사소자와 제2방사소자는 다양한 배치 구조를 가질 수 있다. 또한, 특정 구조에서는 제2방사소자만으로 안테나가 구현될 수도 있는데, 이 경우에도 본 발명의 빔폭 확대 장치가 설치될 수 있다. 또한 상기의 실시예에서는 제2방사소자에만 빔폭 확대 장치가 설치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 빔폭 확대 장치는 제1방사소자에도 구현될 수 있음은 물론이다.In addition, in the above embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, a specific arrangement of the first and second radiating elements is shown. In addition, the first and second radiating elements have various arrangements. It can have In addition, in a specific structure, the antenna may be implemented using only the second radiating element, and in this case, the beam width expanding apparatus of the present invention may be installed. In addition, in the above embodiment, it has been described that the beamwidth expanding apparatus is installed only in the second radiation element, but the beamwidth expanding apparatus of the present invention may be implemented in the first radiation element.